電子回旋共振等離子體的數(shù)值研究.pdf

1、電子回旋共振等離子體具有等離子體密度高，電離度大，工作氣壓低，均勻性好，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，參數(shù)易于控制等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)工作氣壓低于10mTorr時(shí)，減少了襯底受熱和離子轟擊效應(yīng)對(duì)襯底的損傷。在工作室內(nèi)，不引入電極，減少了雜質(zhì)的污染，增加了反應(yīng)氣體的穩(wěn)定性。在發(fā)散性磁場(chǎng)中，可以將等離子體有效地引出，獲得低損傷和方向性、均勻性良好的等離子體流。電子回旋共振等離子體源低壓下產(chǎn)生的高粒子密度，使得共振微波等離子體技術(shù)在表面處理，等離子體刻蝕和薄模制備，尤

2、其是高品質(zhì)的激光慣性約束聚變薄膜靶的制備中有著重要的應(yīng)用。 本文采用二維軸對(duì)稱(chēng)的流體模型對(duì)大連理工大學(xué)三束材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的微波電子回旋共振等離子體裝置產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行了數(shù)值研究。運(yùn)用電動(dòng)力學(xué)理論，建立了磁場(chǎng)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型；運(yùn)用等離子體磁流體力學(xué)理論，建立了微波電子回旋共振等離子體的數(shù)學(xué)模型。在建立模型中，根據(jù)裝置的特性作了軸對(duì)稱(chēng)假設(shè)；用三維Slmpson數(shù)值積分公式數(shù)值計(jì)算了磁場(chǎng)和共振區(qū)，分析了磁場(chǎng)線(xiàn)圈中電流強(qiáng)

3、度的大小對(duì)磁場(chǎng)及共振區(qū)的影響；用有限差分法數(shù)值求解了等離子體滿(mǎn)足的微分方程初邊值問(wèn)題。對(duì)微波電子回旋共振等離子體中的各種物理參量，包括電子密度，電子溫度及等離子體電勢(shì)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了氣體壓強(qiáng)和微波功率對(duì)等離子體中各物理量隨時(shí)間演化及空間分布的影響。 第一章主要介紹了等離子體概述，微波電子回旋共振等離子體技術(shù)的相關(guān)情況，包括微波電子回旋共振等離子體源裝置及其實(shí)驗(yàn)和理論研究； 第二章給出了微波電子回旋共振等離子體數(shù)學(xué)模